Elektronvolt

Elektronvolt (eV) değeri yaklaşık 1.6 x 10−19 J olan enerjiye verilen addır. Tanım olarak bir elektronun, boşlukta, bir voltluk elektrostatik potansiyel farkı katederek kazandığı kinetik enerji miktarıdır. Diğer bir deyişle, 1 volt çarpı elektronun yüküne eşittir. 1 volt (1joule/coulomb J/C) temel yük (e veya 1.602 176 565(35) x 10−19 C) ile çarpıldığında buna eşit olmaktadır.

Elektronvoltun tasarlanma amacı elektrostatik parçacık hızlandırıcılarda bir ölçüm birimi olarak kullanılmasıdır. Hızlandırılan parçacık q yüküne sahiptir ve enerjisi E=qV olarak bulunur.

Elektronvolt SI birimi olmamasına rağmen genelde SI birim sistemi önekleriyle (milli-, kilo-, mega-, giga-, tera-, peta-, exa-) kullanılır. (meV, keV, GeV, TeV, PeV gibi)



Kütle
Kütle - enerji eşitliğine göre elektronvolt ayrıca bir kütle birimidir. Fizikte genel parçacıkların kütlesi ve enerjisi sıklıkla birbirinin yerine kullanılır. Örneğin E=mc²
Kütle eşitliğinde 1eV = 1,783x10^-36 kg 'dır.
Örneğin kütleleri 0,511MeV/c² olan bir elektron ve pozitron 1,022MeV enerjiyi yok edebilmektedirler. Proton 0,938GeV/c² kütleye sahiptir. Genel olarak bütün hadronların kütleleri 1GeV/c² civarındadır. Bu nedenle GeV parçacık fiziğinde kütle birimidir.

Momentum
Yüksek enerji fiziğinde elektronvolt momentum birimi olarak kullanılmaktadır.

1 voltluk potansiyel fark elektronun bu enerjiyi kazanmasına yol açmaktadır. Bu da bize eV 'u momentum birimi olarak kullanabilmemiz için gerekli izni vermektedir.

Momentum boyutlarında birim LT¯1M. Enerji boyutlarında birim L²T¯²M. Bu enerji birimlerini temel bir sabit ile böldüğümüzde (sabit LT¯1 birim hızına sahiptir) enerji birimlerini momentum olarak kullanabilmemiz için gerekli dönüşümün anlaşılmasını kolaylaştırır.
Temel ışık hızı birimi "c" ile gösterilir. Enerjinin (eV) ışık hızına bölünmesi ise bize momentumu verir.

Uzaklık
Parçacık fiziğinde doğal birimler sisteminde ışık hızının c kabul edildiği ve planck sabitinin indirgendiği " ħ " boyutsuz ve birimsel eşitlik kapsamında genel olarak: c= ħ=1 kullanılır.

Bu birimlerde mesafeler ve süreler ters enerji birimleriyle ifade edilir. Örneğin partikül saçma uzunlukları genellikle ters parçacık kütlelerinin birimlerinde ifade edilmiştir.

Yukarıdaki eşitlik ayrıca kararsız bir parçacığın ortalama ömrünü τ olarak verir (saniye cinsinden) ve bozunumunu genişlik açısından Γ (eV cinsinden) bize Γ = ħ/τ.

Sıcaklık
Bazı alanlarda (plazma fiziği gibi) sıcaklık birimi olarak elektron volt kullanmak çok uygundur.

Sıcaklığı kelvine çevrilmesi kB olarak ifade edilir.

Boltzmann sabiti:

Örneğin tipik bir manyetik hapsetme füzyon plasma 15 keV veya 170megakelvin sıcaklığa sahiptir.
Bir yaklaşma değeri olarak: kBT 20Co sıcaklıkta, yaklaşık 0,025eV (yaklaşık 290K/11604K/eV) sahiplerdir.

Özellikleri
Enerjisi "E" frekansı "v" dalgaboyu " λ " olan bir foton için

kullanılabilir. Burada h Planck sabiti c ışık hızıdır. Bu denklemi

indirgeyebiliriz.





Enerji Karşılaştırmaları
• 5.25×1032 eV: 20 kilotonluk bir nükleer füzyon da açığa çıkan enerji miktarı

• 624EeV: (6,24x1020) 100-watt'lık bir ampulün saniyede harcadığı enerji miktarı

• 300EeV: Tanrı Parçacığının enerjisi

• 1PeV: Antarktika'daki IceCube nötrino teleskobundan iki farklı nötrinodan ölçülen enerji değeri

• 14TeV: büyük hadron çarpıştırıcısının dizayn edilmiş proton çarpıştırma enerjisi.

• 1TeV: uçan bir sivri sineğin kinetik enerjisi

• 125,3 ± 0,6 GeV: Higgs Bozon'unun yaydığı enerji miktarı. LHC'de iki farklı sensör tarafından 5sigma kesinlikle test edilmiştir.

• 210 MeV: Pu-239 atomunun fisyonundan açığa çıkan ortalama enerji miktarıdır.

• 200MeV: U-235 atomunun fisyonundan açığa çıkan ortalama enerji miktarıdır.

• 17,6 MeV: Döteryum ve Trityumun He-4 'ün füzyonu oluşumu esnasında açığa çıkan enerji miktarıdır. Bu enerji kilogram başına 0,41PJ 'dir.

• 1 MeV: Bir elektronun hareketsizken sahip olduğu enerjinin 2 katıdır.

• 13,6 eV: Hidrojen atomunu iyonize edebilmek için gerekli olan enerji miktarıdır.

• 1,6 eV 'den 3,4 eV 'ye: Görünür ışığın foton enerjisidir.

• 25meV: Oda sıcaklığındaki termal enerjinin miktarıdır (kBT). Bir hava molekülü ortalama 38 meV: kinetik enerjiye sahiptir.

• 230 µeV: Kozmik arka plan mikrodalga ışımasının termal enerjisidir (kBT)








Kaynakça